Zemné práce a zakladanie

STAVITEĽSTVO STVO 1 Teória Bc. František Bachorec Ing. Ladislav Kimle Zemné práce a zakladanie 1 Zemné práce a zakladanie 20 hodín Zemné práce a zakladanie 2 1

Zemnými prácami sa rozumejú práce spojené s rozpojovaním a ukladaním zeminy pri terénnych úpravách, budovaní výkopových a násypových zemných telies, pri výkope stavebných rýh, jám a šachiet pre zakladanie stavebných objektov. Zakladanie hovorí o návrhu základov stavieb, o konštrukciách základov a o pracovných postupoch pri zakladaní stavieb. Zemné práce a zakladanie 3 Vytýčenie stavby Pred začatím samotných zemných prác treba najskôr vytýčiť ich rozsah. Deje sa to na základe projektovej dokumentácie stavby časť situačný výkres a vytýčenie stavby. Po vytýčení obrysov budúcej stavby pristúpime k výkopovým prácam a následne k vytýčeniu základov v súlade so STN 73 0128: Vytyčovacievýkresy vstavebníctve a súvisiace platné normy apredpisy. Zemné práce a zakladanie 4 2

Vytyčovanie zemných prác na plošných stavbách Pri úprave rozsiahleho terénu a pri výpočte objemu z. prác postupujeme pomocou štvorcovej siete. Celé stavenisko sa rozdelí na štvorce 20 x 20 m, vo vrcholoch sa zarazia kolíky, ktorých hlavy zanivelujeme. Rozdiel výškových kót kolíkov a plánovaných výškových kót udáva výšku násypu alebo hĺbku výkopu. Tieto rozdiely zaznačíme + alebo - zápornými znamienkami podľa toho či pôjde o odkop alebo násyp. Zaznačíme aj tzv. nulovú čiaru, miesto kde nie je ani násyp ani odkop. Zemné práce a zakladanie 5 Schéma vytyčovania plošnej stavby Zemné práce a zakladanie 6 3

Vytýčenie stavby pomocou lavičiek Zemné práce a zakladanie 7 Zemné práce a zakladanie 8 4

Zemné práce v pozemnom staviteľstve Podľa časového priebehu prác poznáme: 1) Prípravné zemné práce 2) Hlavné zemné práce 3) Dokončovacie zemné práce Zemné práce a zakladanie 9 1) Prípravné zemné práce Patria k nim najmä: Zobratie ornice a mačiny z povrchu terénu Stínanie stromov a klčovanie pňov Odstránenie krovín a porastu Odstránenie starých dlažieb a muriva Odvodnenie staveniska Vyhotovenie stupňov v podloží násypov Zriadenie príjazdových a staveniskových ciest Zemné práce a zakladanie 10 5

2) Hlavné zemné práce Patria sem najmä: Rozpojovanie zeminy a skalných hornín Výkopové práce Rozvoz zeminy Spevňovanie ( zhutňovanie ) zeminy Opevňovanie a zabezpečovanie zemných telies ( násypov a výkopov ) Odvodnenie zemných telies Zemné práce a zakladanie 11 Rozpojovanie zemín Tieto práce sa približne v 90% vykonávajú rôznymi zemnými strojmi: - Rýpadlami ( s výškovou alebo hĺbkovou lopatou ) - Traktorovými strojmi ( scraperami, dozérmi, graderami ) Zemné práce a zakladanie 12 6

Rozvoz zeminy Zemina, ktorá sa bude môcť opätovne použiť na stavenisku sa ukladá v jeho blízkosti na skládky. Samotná preprava zeminy sa deje vo vodorovnom alebo v zvislomsmere. Podľa použitých dopravných prostriedkov je preprava: - ručná ( lopata, fúrik max. do 40 m ) - koľajová ( poľná drážka s rozchodom600 alebo 900mm) - nekoľajová ( nákladné automobily, dumpery, ťahače s prívesmi, scrapery, dozéry ) - pásová, plynulá ( pásové a korčekové dopravníky ) -ostatná ( napr. zvážnica, visuté lanovky ) Zemné práce a zakladanie 13 Zhutňovanie zeminy Účelom zhutňovanie je dosiahnuť požadovanú únosnosť, pri ktorej násypy nezosadnú a nedeformujú sa. Na zhutnenie má veľký vplyv vlhkosť zeminy. Súdržné zeminy zhutňujeme tlakom: - valcovaním ( hladkými alebo tŕňovými valcami ) - ubíjaním ( ubíjacími doskami ) Nesúdržné zeminy zhutňujeme: -vibračnými valcami -vibračnými doskami Zemné práce a zakladanie 14 7

Opevňovanie a zabezpečovanie zemných telies ( výkopov a násypov ) Zabezpečenie hĺbených výkopov pažením Pod hĺbenými výkopmi rozumieme: - Stavebné ryhy ( sú hĺbené výkopy pod úrovňou okolitého terénu so zvislými alebo šikmými stenami so šírkou max. 2m a hĺbkou max.16m. Najväčším rozmerom je dĺžka Zemné práce a zakladanie 15 - Stavebné jamy (sú hĺbené výkopy pod úrovňou okolitého terénu pre základy stavebných objektov, ktorých šírka a dĺžka sú väčšie 2m) - Stavebné šachty (sú hĺbené výkopy pod úrovňou okolitého terénu do 36m 2, ktorého najväčším rozmerom je hĺbka) Zemné práce a zakladanie 16 8

Zabezpečenie výkopov pažením Paženie výkopov navrhujeme najmä v málo súdržných a nesúdržných zeminách. Pri vhodnej súdržnosti sa do hĺbkycca 1500mm paženie robiť nemusí. Druhy paženia: 1) Vodorovné príložné paženie 2) Zvislé príložné paženie 3) Jednostranné paženie so šikmými vzperami 4) Spúšťané paženie 5) Hnané paženie 6) Kotvenie stavebnej jamy Zemné práce a zakladanie 17 1) Vodorovné príložné paženie 1- vodorovné pažiny 2- zvislé zvlaky 3- vodorovné rozpery Zemné práce a zakladanie 18 9

2) Zvislé príložné paženie 2. 1. 1 - zvislé pažiny 2 - vodorovné zvlaky 3 - vodorovné pažiny 3. Zemné práce a zakladanie 19 3) Jednostranné paženie so šikmými vzperami 1- zvislé pažiny 2- vodorovné zvlaky 3- zvislé oceľové nosníky 4- šikmá vzpera 5- vodorovná pažina 6- drevaný prah 7- drevený klin 8- zavetrovanie šikmých vzpier 9- oceľová skoba Zemné práce a zakladanie 20 10

4) Spúšťané paženie Používa sa v menej súdržných zeminách do hĺbky cca 6m Pracovný postup: - Do zeminy vyhĺbime prvý záber do hĺbky 1,5m - Na dno jamy uložíme drevený rám č.1 a spojíme ho pomocou sťahovacieho drôtu, skôb a stĺpikov s rámom č.2 uloženým nad ním. - Medzi rámy a zeminu spustíme zvislé pažiny a klinmi ich pritlačíme ku stenám výkopu. - Vyhĺbime ďaľšiu jamu do 1,5m a na jej dno umiestníme rám č.3 - Spojíme ho s rámom č.1 podobne ako sme spájali predchádzajúce rámy č.1 a č.2. Zvislé pažiny postupne zasúvame a pritláčame klinmi až kým nedosiahneme hĺbku 6m rámom č.4. Zemné práce a zakladanie 21 Spúšťané paženie 1- vodorovné rámy 2- zvislé stĺpiky 3- zvislé pažiny 4- drevené kliny 5- sťahovací drôt 6- oceľové skoby Zemné práce a zakladanie 22 11

5) Hnané paženie Používa sa v nesúdržných sypkých alebo zvodnených zeminách. Zemina sa najprv zapaží zabaranenými pažinami a až potom sa vyhĺbi výkop. Pažiny sú zahrotené jednostranne, aby šikmo vnikali do pôdy. Zemné práce a zakladanie 23 Hnané paženie 1- vodorovné rámy 2- zvislé stĺpily 3- vodorovné pažiny 4- odstavnice 5- veľký klin 6- malý klin 7- lyžina 8- sťahovací drôt Zemné práce a zakladanie 24 12

6) Kotvenie stavebnej jamy Má podobné použitie ako jednostranné paženie so šikmými vzperami. Jeho výhodou je však to, že stavebná jama zostáva úplne voľná, paženie nebráni pohybu mechanizmov ani prácam v jame ( betonárske, armovacie ) Dôležitou podmienkou kotvenia je, že kotvy musia siahať až za uhol vnútorného trenia zeminy φ ( každá zemina ju ma inú!) Zemné práce a zakladanie 25 1- injekčná rúrka vo vrte, 2 - kotva, 3 - tesniaci vak, 4 - zainjektovaná hornina, 5 - rozpierka, 6 - stavebná jama Zemné práce a zakladanie 26 13

Štetovnice a štetovnicové steny Používajú sa pri hĺbení stavebných jám vo vode. Sú to špeciálne nosníky z dreva, ocele alebo železobetónu, votknuté baranením do pôdy tesne vedľa seba, čím vytvoria nepriepustnú stenu ( až do hĺbky 20m ). Ich úlohou je zachytávať vodný a zemný tlak pri zakladaní vo vode a v zvodnených zeminách. Najznámejšie sú oceľové štetovnice typu Larsen spájané na tzv. zámok, ktorý zabezpečuje takmer dokonalú nepriepustnosť štetovnicových stien. Zemné práce a zakladanie 27 Štetovnicová stena typu Larsen (oceľová) Zemné práce a zakladanie 28 14

Zemné práce a zakladanie 29 Odvodnenie stavebných jám Zemné práce a zakladanie 30 15

A) Povrchové odvodnenie Patrí medzi najčastejší a najjednoduchší spôsob odvodnenia stavebných jám. Vyvierajúca voda z bokov stavebnej jamy sa odvádza do obvodových priekop na jej dne pomocou perforovaných drenážnych rúrok a odtiaľ do zberných studní opatrených čerpadlami. Tie odvádzajú prebytočnú vodu pomocou výtlačných potrubí. Zemné práce a zakladanie 31 1- obvodová priekopa 2- drenáž 3- čerpacia stanica 4- výtlačné potrubie Zemné práce a zakladanie 32 16

B) Hĺbkové odvodnenie Je oveľa nákladnejšie ako povrchové. Podzemná voda sa zachytáva do veľkého množstva studní vyhotovených po obvode stavebnej jamy. Každá z nich je pripojená na spoločné nasávacie potrubie, na konci ktorého je čerpadlo, ktoré vytláča vodu pomocou výtlačného potrubia mimo stavebnú jamu. Čerpanie sa nesmie prerušiť po celý čas stavby, preto treba mať k dispozícii náhradné čerpadlo s náhradným pohonom. Hladina podzemnej vody sa takto zníži o cca 500mm pod úroveň stavebnej jamy. Zemné práce a zakladanie 33 Zemné práce a zakladanie 34 17

3. Dokončovacie zemné práce Patria sem najmä: Odvoz prebytočnej zeminy Terénne úpravy ( vrátenie pôvodne odobratej ornice na stavenisko, humusovanie ) Zatrávnenie ( mačinovanie ), výsadba zelene, kríkov a stromov Úprava prístupových ciest a chodníkov Zemné práce a zakladanie 35 Zakladanie stavieb Zemné práce a zakladanie 36 18

Celé zaťaženie zo stavby prenášajú do základovej zeminy základové konštrukcie. Celkové zaťaženie budovy Plošná základová konštrukcia Základová zemina Zemné práce a zakladanie 37 Podľa hĺbky uloženia delíme základové konštrukcie na dve skupiny: A/ Plošné základy sú uložené v blízkosti povrchu lebo tam sa nachádza aj únosná pôda. /horizontálne/ B/ Hlbinné základy únosná pôda je vo väčšej hĺbke od povrchu zeme. /vertikálne/ Hlbinný základ Neúnosná zemina Únosná zemina Zemné práce a zakladanie 38 19

A) Plošné základy Podľa tvaru ich delíme na: 1. Základové pásy 2. Základové rošty 3. Základové pätky 4. Základové dosky Podľa použitého materiálu: - tehlové -kamenné -betónové -železobetónové Zemné práce a zakladanie 39 Podľa spôsobu vyhotovenia: a) Monolitické zhotovujú sa priamona stavbe mokrým spôsobom do debnenia alebo priamo do výkopu v zemine b) Montované zhotovené z prefabrikovaných ( vopred vyrobených ) základových dielcov dovezených na stavbu Zemné práce a zakladanie 40 20

1. Základové pásy Z plošných základov patria medzi najpoužívanejšie. Zhotovujú sa pod priebežné múry ( steny ) a ich charakteristickým rozmerom je dĺžka. Pásy z prostého betónu sa zhotovujú spravidla bez debnenia, priamo do vykopanej ryhy Pretože pásy nie sú izolované voči účinkom vlhkosti treba zvoliť odolný materiál ( lomový kameň, prostý betón, železobetón ) Zemné práce a zakladanie 41 Minimálna hĺbka základového pásu musí byť taká, aby sa základová škára dostala do nezámrznej hĺbky /min. 800 mm 1.Kategória/ Zemné práce a zakladanie 42 21

Skutočná hĺbka základovej škáry čiže hĺbka založenia sa určuje s ohľadom na: Stabilitu a sadanie stavby Klimatické vplyvy ( premŕzanie a vysychanie základovej zeminy Účel stavby ( suterén...) Stabilitu susedných základov Úroveň zeminy vhodnej na zakladanie Úroveň hladiny spodnej vody Zemné práce a zakladanie 43 Zemné práce a zakladanie 44 22

Šírka pásov je závislá na zaťažení a na vlastnostiach základovej pôdy. Ak je základový pás príliš vysoký, zhotovujeme dvojstupňovýpás. Pri návrhu jeho výšky sa uvažuje s roznášacím uhlom 60 pri prostom betóne a 30 pri železobetóne. Pod každý železobetónový základdávame podkladovú betónovú mazaninu min. hrúbky 50mm. Zemné práce a zakladanie 45 Základové pásy z prostého betónu A- jednostupňový pás B- dvojstupňový pás Zemné práce a zakladanie 46 23

Železobetónové základové pásy Zemné práce a zakladanie 47 Prefabrikované ( montované ) základové pásy Nepodpivničená budova Podpivničená budova Zemné práce a zakladanie 48 24

2. Základové rošty Zemné práce a zakladanie 49 Je to sústava navzájom kolmých základových pásov. Navrhujú sa pre skeletové konštrukcie založené na nerovnomerne stlačiteľných zeminách napr. v poddolovanom území. Pásy roštu majú väčšinou jednoduchý obdĺžnikový prierez, pri väčšej výške je vhodnejší tvar obráteného písmena T ( rebrový ). Zemné práce a zakladanie 50 25

Zemné práce a zakladanie 51 Zemné práce a zakladanie 52 26

3. Základové pätky Zemné práce a zakladanie 53 Používajú sa na založenie skeletových konštrukcií. Pôdorys pätky je štvorcový alebo obdĺžnikový, výnimočne kruhový. Podľa výšky sú jednostupňové a dvojstupňové, z prostého betónu alebo železobetónu. Zemné práce a zakladanie 54 27

Zemné práce a zakladanie 55 Základové pätky z prostého betónu Zemné práce a zakladanie 56 28

Základové pätky zo železobetónu Majú podobný tvar ako pätky z prostého betónu. Pri dvojstupňovej pätke je roznášací uhol cca. 45!!!, záleží od druhu zeminy. V prípade ak zo statického hľadiska nám vychádzajú veľké rozmery pätiek, radšej ich nahradíme pásmi alebo základovými doskami ( takmer by sa dotýkali ). Zemné práce a zakladanie 57 Zemné práce a zakladanie 58 29

Pätky montovaných skeletov bývajú tiež montované ( prefabrikované ). Zemné práce a zakladanie 59 Zemné práce a zakladanie 60 30

4. Základové dosky Zemné práce a zakladanie 61 Základové dosky zaberajú pôdorysný rozsah celej stavby. Navrhujú sa na takých stavbách, kde je základová škára trvale pod hladinou spodnej vody, na neúnosných zeminách kde je nerovnomerné sadanie budovy ako aj na výškových stavbách ( veľké zaťaženie), pri ktorých by bol iný spôsob zakladania neekonomický. Minimálna hrúbka základovej dosky je 600 mm, je vždy zo železobetónu. Zemné práce a zakladanie 62 31

Zemné práce a zakladanie 63 B) Hlbinné základy Zemné práce a zakladanie 64 32

Navrhujú sa v prípade, ak základová pôda v základovej škáre nie je dostatočne únosná. Únosná pôda sa nachádza v takej hĺbke, že návrh plošných základov by bol neekonomický alebo by sa vôbec nemohli použiť. ( cca 8m ) Podľa spôsobu zakladania poznáme: 1. pilóty a pilótové rošty 2. studne 3. šachtové piliere 4. kesóny Zemné práce a zakladanie 65 1. Pilóty a pilótové rošty Sú hlbinné základy tvaru štíhlych valcov alebo hranolov, ktoré prenášajú zaťaženie zo stavby na základovú pôdu do väčšej hĺbky. Podľa spôsobu prenosu zaťaženia poznáme pilóty: Votknuté Opreté Plávajúce Zemné práce a zakladanie 66 33

a/ b/ c/ a/ votknuté, b/ opreté, c/ plávajúce Zemné práce a zakladanie 67 Podľa použitého materiálu: Drevené pilóty Oceľové pilóty Betónové pilóty Železobetónové pilóty Podľa spôsobu zapustenia do zeme: A/ vháňané pilóty vyrábajú sa ako prefabrikáty a do základovej zeminy sa vháňajú baranením ( vibračným, úderovým, tzv. vplachovaním.) Zemné práce a zakladanie 68 34

Druhy vháňaných (prefabrikovaných) pilót Pilóta Hennebique má štvorcový prierez 300 x 300 mm(350 x 350 mm) Pilóta Considiér má osemuholníkový prierez a špeciálnu ovinutú výstuž Pilóta VUIS v minulosti veľmi rozšírený typ Zemné práce a zakladanie 69 Zemné práce a zakladanie 70 35

B/ vŕtané pilóty betónujú sa priamo na stavbe do vopred vyhĺbeného otvoru a to výpažnicami alebo bez nich. vŕtacie zariadenie oceľ. výstuž výpažnica betón Zemné práce a zakladanie 71 Vŕtaná pilóta systém Simplex Zemné práce a zakladanie 72 36

Špeciálnym typom sú tzv.veľkopriemerové pilóty. / s priemerom cca. 800 mm /. Zemné práce a zakladanie 73 Podľa vzájomného vzťahu pilót: 1/ osamelé pilóty ich vzájomná osová vzdialenosť pri kruhovom priereze je 6xd, pri štvorcovom 6xa, pri obdĺžnikovom 6xb Zemné práce a zakladanie 74 37

2/ skupinové pilóty sú umiestnené hustejšie vedľa seba a pôsobia ako jeden statický celok. (pri kruhovom priereze je to napr. 2,5xd). Môžu vytvárať: a) Nízky pilótový rošt b) Vysoký pilótový rošt Zemné práce a zakladanie 75 a/ Nízky pilótový rošt Vzniká tak, že hlavy pilót nechajú vyčnievať nad základovú škáru. b/ Vysoký pilótový rošt Vzniká pri stavbách vo vode tak, že hlavy pilót vyčnievajú nad vodnou hladinou a spodná časť je zabaranená v únosnej zemine Zemné práce a zakladanie 76 38

a/ Nízky pilótový rošt Zemné práce a zakladanie 77 b/ vysoký pilótový rošt Zemné práce a zakladanie 78 39

Ukážka pilótového roštu Zemné práce a zakladanie 83 Ukážka pripravenej kruhovej výstuže do pilóty Zemné práce a zakladanie 84 42

2. Studne Sú duté valcové alebo hranolové telesá, dole aj hore otvorené, ktoré sa do pôdy spúšťajú podhrabávaním a vyberaním zeminy z vnútra studne za súčasného nadbetónovania plášťa studne nad terénom. Používajú sa do hĺbky 4-8 m. Podľa spôsobu zhotovenia poznáme: - montované studne (z prefabrikovaných prstencov - monolitické studne (zhotovené na mieste) Zemné práce a zakladanie 85 a/ montované studne /z prstencov/ Výkop sa robí ručne alebo strojovo Zemné práce a zakladanie 86 43

Zemné práce a zakladanie 87 b/ monolitické studne Ich zhotovenie je zdĺhavejšie ako z prstencov. Pracovnýpostup: 1. Do zeme vtlčieme výpažnice 2. Zvnútra vyberieme zeminu 3. Umiestnime oceľovú výstuž 4. Výstuž zalejeme betónom Zemné práce a zakladanie 88 44

Zemné práce a zakladanie 89 3. Šachtové piliere Sú to betónové alebo železobetónové stĺpy veľkého priemeru ( nad 600 mm ), betónované do širokoprofilových rúr zatáčaných do zeminy vrtnými súpravami za súčasného ťaženia zeminy z vnútra rúry. Ich únosnosť je veľmi veľká. Na ne potom budujeme plošné základy. Zemné práce a zakladanie 90 45

4. Kesóny Používajú sa najmä pri zakladaní pod podzemnej vody max. do 35 m. Kesóny sú železobetónové alebo oceľové duté telesá, ktoré stálym podkopávaním plynule sadajú do požadovanej hĺbky pri súčasnom ťažení zeminy zvnútra telesa. Tento spôsob zakladania je zdĺhavý a veľmi drahý! Okrem toho je práca v kesóne veľmi nebezpečná a preto je náročná na dodržiavanie BOZ pri práci. Zemné práce a zakladanie 91 Príklad zakladania na kesónoch: Zemné práce a zakladanie 92 46

Spevňovanie základovej pôdy Spevňovaním sa snažíme zmeniť vlastnosti základovej pôdy napr: zväčšiť ich pevnosť znížiť ich deformáciu zmenšiť ich priepustnosť Spôsobov spevňovania zeminy je veľa, medzi najčastejšie používané patria: Zemné práce a zakladanie 93 a) Výmena neúnosnej zeminy pieskom, náležite zhutneným vibračnými doskami Zhutňovanie vibrátorom Zemné práce a zakladanie 94 47

b) Injektovanie je zlepšenie zeminy tekutou injekčnou látkou vháňanou pod tlakom do pôdy aby zväčšila jej únosnosť a nepriepustnosť. Zemné práce a zakladanie 95 c) Dočasné spevnenie zvodnatených zemín zmrazovaním chladiacou látkou Chladiaca látkasa vháňa do vopred pripravených husto uložených vrtov okolo stavby a vytvára okolo nich zamrznutú stenu až potiaľ, kým sa neukončia výkopové práce a zakladanie. Po ich ukončení skončíme aj so zamrazovaním. Tento spôsob je veľmi náročný a nákladný, preto sa používa len zriedka. Nahrádza sa štetovými stenami, studňami alebo kesónmi. Zemné práce a zakladanie 96 48

Bezpečnostné predpisy súvisiace so zemnými prácami 124/2006 Zb. 374/1990 Zb. Zemné práce a zakladanie 97 49